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原子吸收光谱分析

基本要点：1.了解影响原子吸收谱线轮廓的因素；2.理解火焰原子化和高温石墨炉原子化法的基本过程；3.了解原子吸收分光光度计主要部件及类型；4.了解原子吸收分光光度法干扰及其抑制方法；5.掌握原子吸收分光光度法的定量分析方法及实验条件选择原则。
第一节原子吸收光谱分析概述
一、原子吸收光谱分析定义：根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线吸收程度进行定量的分析方法。
二、原子吸收光谱分析的特点：（1）灵敏度高：其检出限可达10-9g/ml(某些元素可更高)；（2）选择性好：分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性；（3）具有较高的精密度和准确度：试样处理简单。
第二节原子吸收光谱分析基本原理
一、原子吸收光谱的产生及共振线在一般情况下，原子处于能量最低状态（最稳定态），称为基态（E0=0）。当原子吸收外界能量被激发时，其最外层电子可能跃迁到较高的不同能级上，原子的这种运动状态称为激发态。处于激发态。出于激发态的电子很不稳定，一般在极短的时间（10-8-10-7s）便跃回基态（或能量较低的激发态），并以电磁波的形式放出能量：ΔE=En-E0=h=hc/λ
共振发射线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光(谱线)，这种谱线称为共振发射线。
共振吸收线：电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。
共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态(或由第一激发态跃迁返回基态)时，吸收(或发射)的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，所以这种共振线是元素的特征谱线。二、谱线轮廓与谱线变宽（一）吸收线轮廓
若将一束不同频率，强度为I0的平行光透过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光被吸收，透射光的强度Iv仍服从朗伯-比尔定律：

式中：Kn——基态原子对频率为的光的吸收系数，它是光源辐射频率的n函数由于外界条件及本身的影响，造成对原子吸收的微扰，使其吸收不可能仅仅对应于一条细线，即原子吸收线并不是一条严格的几何线（单色l），而是具有一定的宽度、轮廓，即透射光的强度表现为频率分布。
（二）谱线变宽引起谱线变宽的主要因素有：1.自然宽度：在无外界影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度，以ΔvN表示。
2.多普勒宽度：由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称为热变宽。当火焰中基态原子向光源方向运动时，由于Doppler效应而使光源辐射的波长n0增大（l0变短)，基态原子将吸收较长的波长；反之亦反。因此，原子的无规则运动就使该吸收谱线变宽。
3．压力变宽：由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级稍微变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同，可分为两类：(1)因和其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽－劳伦兹变宽，以ΔvL表示。（2)因和同种原子碰撞而产生的变宽—共振变宽或赫鲁兹马克变宽。共振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常的条件下，压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变宽。
三、基态原子数（N0）与待测元素原子总数（N）的关系在进行原子吸收测定时，试液应在高温下挥发并解离成原子蒸气——原子化过程，其中有一部分基态原子进一步被激发成激发态原子，在一定温度下，处于热力学平衡时，激发态原子数Nj与基态原子数N0之比服从波尔兹曼分布定律：

在原子光谱中，一定波长谱线的gj/g0和Ej都已知，不同T的Nj/N0可用上式求出。当<3000K时，都很小，不超过1%，即基态原子数N0比Nj大的多，占总原子数的99%以上，通常情况下可忽略不计，则
N0=N
若控制条件是进入火焰的试样保持一个恒定的比例，则A与溶液中待测元素的浓度成正比，因此，在一定浓度范围内：A=K·c此式说明：在一定实验条件下，通过测定基态原子（N0），的吸光度（A），就可求得试样中待测元素的浓度（c），此即为原子吸收分光光度法定量基础。
第三节原子吸收分光光度计一、仪器的主要部件（一）光源：提供待测元素的特征谱线——共振线基本要求：①辐射的共振线宽度明显小于吸收线宽度—锐线光源
②共振辐射强度足够大③稳定性好，背景吸收小1.空心阴极灯：低压气体放电管（Ne、Ar）一个阳极：钨棒（末端焊有钛丝或钽片），一个空心圆柱形阴极：待测元素一个带有石英窗的玻璃管，管内充入低压惰性气体2.多元素空心阴极灯：发射强度弱3.无极放电灯：强度高。但制备困难，价格高。
（二）原子化器：将待测试样转变成基态原子（原子蒸气）的装置。1.火焰原子化法原子化装置包括：雾化器和燃烧器（1）雾化器：使试液雾化，其性能对测定精密度、灵敏度和化学